Ganglabor: Informationen zur Instrumentellen 3-D Ganganalyse in der Kinderorthopädie

Ziel

Die instrumentelle 3-D Ganganalyse dient der gezielten Planung von Operationen, Hilfsmittelversorgungen oder Physiotherapeutischen Maßnahmen bei allen Arten von komplexen Gangstörungen oder belastungsabhängigen Schmerzen, deren Ursache durch die klinische Untersuchung nicht ausreichend sicher gefunden werden kann.

 

Wozu der ganze Aufwand?

Jeder Mensch ist individuell verschieden und hat dementsprechend auch ein eigenes Gangbild. Bei einer Störung der Gelenke z.B. X- Bein, Knickfuß oder Klumpfuß ändert sich das Gangbild entsprechend der Fehlstellung. Der Patient versucht diese so gut wie es geht zu kompensieren, z.B. bei Klumpfüßen wird die verringerte Abdruckkraft des Fußes   mit einer höheren Schrittfrequenz ausgeglichen. Weitaus komplizierter sind Gangstörungen auf Grund des Muskel- und Nervensystems (Spastische oder schlaffe Lähmungen), da diese stets mehrere Gelenke und Muskelgruppen betreffen und der Patient diese Störungen nur begrenzt ausgleichen kann. Die Behandlung solcher Störungen ist deshalb sehr komplex und kann durch die klinische Untersuchung nicht mit ausreichender Sicherheit und ohne die Gefahr den Patienten evtl. noch zu verschlechtern, vorgenommen werden.  Hier liegt der wesentliche Stellenwert der instrumentellen 3-D Ganganalyse, die uns die Informationen liefert, die wir zur sicheren Behandlungsprognose unbedingt benötigen.  Ähnlich einer Herzoperation, die man nicht nur anhand des Blutdruckes und des EKGs sicher vornehmen kann, lässt sich auch die gezielte Planung der Therapie einer Gangstörung nur dann sicherstellen wenn alle wesentlichen Daten vorliegen.

Der Nutzen der 3-D Ganganalyse wurde bei Neuroorthopädischen Patienten in der Literatur bereits nachgewiesen. Bis zu 89 % der Therapieentscheidungen, die nach der klinischen Untersuchung vorgeschlagen wurden, müssen durch die 3-D Ganganalyse revidiert werden [Referenzen 1-7]. Hierbei werden überflüssige Operationen oder belastende Therapien  abgesagt, sowie notwendige Operationen und Therapiemaßnahmen evidenzbasiert ergänzt. Die besseren Operationsresultate mit der 3-D Ganganalyse [8-10] sind damit zu erklären, dass auch der erfahrene Arzt im Behandlungszimmer nicht in der Lage ist, bei dem schnellen Ablauf einiger weniger Schritte das Ausmaß und die Ursachen der Gangstörung in mehreren Ebenen (sagittal, frontal und transversal) und mehreren Etagen (Rumpf, Becken, Hüfte, Knie und Fuß) hinreichend genau zu erfassen.

Durch die 3-D Ganganalyse lassen sich somit unnötige Therapien vermeiden und damit Kosten einsparen. Aus diesen Gründen wird von den Kostenträgern in den USA für die Neurologischen Gangstörungen wie z.B. Zerebralparese und Spina Bifida die präoperative Ganganalyse ausdrücklich empfohlen [11]. Zudem kann die funktionelle Verbesserung durch die Therapie quantitativ belegt werden und trägt somit zur Qualitätssicherung bei.

 

Beschreibung der Methode   

Die Instrumentelle 3-D-Ganganalyse ist ein anerkannter Funktionstest nach dem Operationen- und Prozedurenschlüssel Ziffer 1-798.0-3. Der 3-D Bewegungsablauf (Kinematik, 1-798.0) wird in unserem Ganglabor mit 8 Hochgeschwindigkeitskameras (www.vicon.com) zu jeder Millisekunde umfassend und vollständig bestimmt. Dazu benutzen wir aufgeklebte reflektierende Kugeln, die in Abbildung 1 zu sehen sind. Zusätzlich werden Kräfte mittels zweier im Boden eingelassener Kraftmessplatten gemessen (Kinetik, 1-798.1). Über ein Computermodell das in Abbildung 3 zu sehen ist werden dann innere Gelenkkräfte und muskuläre Drehmomente berechnet. Zusätzlich wird mit dynamischer Elektromyographie (EMG, 1-798.2) über auf die Haut aufgeklebten Elektroden die Muskelaktivität bestimmt, um wichtige Hinweise zur Fehlfunktion von Muskeln aufzuzeigen.

Im Fall von zusätzlichen Fußdeformitäten verwenden wir das Oxford Fußmodell [12] mit 24 zusätzlichen reflektierenden Kugeln (Abbildung 4). Das Fußmodell hilft die geeigneten Korrekturschritte für eine Fußoperation auszuwählen so dass möglichst viele dynamische Gelenkstrukturen des Fußes erhalten werden können. Zusätzlich überprüfen wir in dem Fall einer Fußdeformität auch die Druckverteilung unter dem Fuß mittels Druckmess-Sensoren (Abbildung  4, www.novel.de) um auftretende Druckspitzen gezielt zu lokalisieren und damit erfolgreicher behandeln zu können.

Abb. 1: Anbringen der refkektierenden Kugeln nach exaktem Modellplan
Abb. 2: Gehen auf dem Laufsteg mit aufgeklebten Elektroden zur Messung der Muskelaktivität
Abb. 3: Computermodell zur Berechnung der Gelenkwinkel, Leistung und Belastung
Abb. 4: Bei der speziellen Fußanalyse fließen zur Entscheidungsfindung die klinischen Tests, die Röntgenbilder unter Belastung, die Druckspitzen und die 3-D Bewegungsdaten des Oxford Fußmodells ein.


Ablauf einer typischen 3-D Ganganalyse

  • Stationäre Aufnahme des Patienten (und eventuell der Eltern bei starker Behinderung) für einen Tag.
  • Ausführliche Klinische Untersuchung durch den Stationsarzt, der wichtige Diagnostische Informationen wie radiologische oder neurologische Befunde abklärt und ggf. die aktuelle radiologische Zusatz-Diagnostik einleitet.
  • Erhebung eines ausführlichen Muskel- und Gelenkstatus der Beine, Hand und deren Alltagsfunktion durch Physio- und Ergotherapeuten. 
  • Im Ganglabor,  ablegen der Bekleidung bis auf die Unterwäsche (günstig sind Sportbadehose oder Bikini).
  • Aufkleben reflektierender Kugeln auf die Haut nach exaktem Modellplan wie in Abbildung 1. Hierbei werden hautfreundliche doppelseitig haftende Kleberinge aus dem Medizinbedarf verwendet.
  • Aufkleben von EMG-Elektroden auf die Haut über die zu messenden Muskeln wie in Abbildung 2. dargestellt nach den SENIAM Richtlinien (www.seniam.org)
  • Mehrmaliges Gehen auf einer Strecke von 8-12 m Länge mit selbstgewählter Geschwindigkeit und wenn möglich im Rennen da hierdurch Gangstörungen noch verstärkt werden.
  • Fotodokumentation der geklebten reflektierenden Kugeln im Stehen.
  • Einleitung erster Therapiemaßnahmen bei akuten Befunden sowie orthopädischer Notfallversorgung auf Grund der Ganganalysedaten vom Stationsarzt.
  • Besprechung der Ganganalysedaten im interdisziplinären Team von Ärzten, Orthopädietechnikern, Bewegungswissenschaftlern,  Physio- und  Ergotherapeuten unter Vorsitz von Chefarzt Dr. Döderlein. Dies kann wegen der Vielzahl der Beteiligten leider nicht am selben Tag erfolgen. Deshalb wird Ihnen ein ausführlicher Bericht der Analyse später schriftlich zugesendet. Für Rückfragen stehen wir jederzeit zur Verfügung, die Kurven werden auf Anfrage gerne ausgehändigt.     

 

Die Ganganalyse hat keine Nebenwirkungen und verursacht keine Schmerzen oder Strahlenbelastungen. Angehörige oder Therapeuten können während der Messung selbstverständlich mit anwesend sein.

 

Weiterführende Informationen

Gesellschaft für die Analyse Menschlicher Motorik in ihrer klinischen Anwendung (GAMMA) www.g-a-m-m-a.org

European Society of Movement Analysis for Adults and Children (ESMAC)

www.esmac.org

Gait and Clinical Movement Analysis Society (GCMAS)

www.gcmas.org

 

Referenzen

[1] Cook et al. J Pediatr Orthop 2003; 23:292-5

[2] DeLuca et al. J Pediatr Orthop 1997; 17:608-14

[3] Fuller et al. Foot & Ankle 2002; 23:738-43

[4] Kay et al. Clin Orthop Relat Res 2000; 217-22

[5] Wren et al. J Pediatr Orthop B 14:202–205

[6] Lofterod et al. Acta Orthop 2007; 78:74-80

[7] Wren et al. Gait & Posture 2011; 34:149-153

[8] Wren et al. Dev Med Child Neurol. 2013, 55:919-25

[9] Laracca et al 2014 39(3):847-51. [10]

[10] Davids J Pediatr Orthop 2006 26 (4):557-559

[11] www.wellcare.com/WCAssets/corporate/assets/ccg/ccg_gait_analysis_04_2013.pdf

[12] Dixon et al. Journal of Biomechanics 2012; 45(6): 1011-1016,